الفورفورال هو مركب عضوي مشتق من مواد نباتية. يتم استخدامه في مختلف الصناعات بما في ذلك الأدوية والراتنجات والوقود بسبب تنوعه وطبيعته المتجددة.
| اسم الأيوباك | فوران-2-كربالديهيد |
| الصيغة الجزيئية | C5H4O2 |
| CAS رقم | 98-01-1 |
| المرادفات | فورفورالدهيد. 2- الفورالدهيد؛ 2- فورميل فوران، 2- فوران كربوكسالدهيد |
| إنشي | إنشي=1S/C5H4O2/c6-5-1-2-7-4-3-5/h1-4H |
خصائص فورفورال
صيغة فورفورال
الصيغة الكيميائية للفورفورال أو فورفورالدهيد هي C5H4O2. وهو يمثل الترتيب المحدد للذرات داخل الجزيء، مما يشير إلى وجود خمس ذرات كربون وأربع ذرات هيدروجين وذرتين أكسجين. هذه الصيغة ضرورية لفهم التركيب والتركيب الجزيئي للمركب، وبالتالي تسهيل العمليات والتطبيقات الكيميائية المختلفة.
الكتلة المولية للفورفورال
يتم حساب الكتلة المولية للفورفورالدهيد عن طريق إضافة الكتل الذرية لكل عنصر موجود في صيغته الكيميائية. مع الصيغة الجزيئية C5H4O2، تبلغ الكتلة المولية للفورفورالدهيد حوالي 96.08 جرام لكل مول (جم/مول). تعتبر هذه المعلومات ضرورية لتحديد كمية الفورفورالدهيد في عينة معينة أثناء التفاعلات الكيميائية والعمليات الصناعية.
نقطة غليان الفورفورال
فورفورالدهيد لديه نقطة غليان تبلغ حوالي 161-165 درجة مئوية (321-329 درجة فهرنهايت). تشير درجة الحرارة هذه إلى النقطة التي تتحول عندها المادة السائلة إلى حالة بخار عند الضغط الجوي. يعد فهم نقطة الغليان أمرًا ضروريًا في التطبيقات التي يجب فيها تبخير الفورفورالدهيد أو تقطيره.
نقطة انصهار فورفورال
تبلغ نقطة انصهار فورفورالدهيد حوالي -36.5 درجة مئوية (-33.7 درجة فهرنهايت). تشير درجة الحرارة هذه إلى النقطة التي يتحول عندها الشكل الصلب للفورفورالدهيد إلى سائل. تعد معرفة نقطة الانصهار أمرًا مهمًا لتخزين المركب ومعالجته ومعالجته في تطبيقات الحالة الصلبة.
كثافة الفورفورال جم/مل
تبلغ كثافة فورفورالدهيد حوالي 1.159 جرام لكل ملليلتر (جم / مل). تقيس الكثافة كتلة المادة لكل وحدة حجم. هذه القيمة ذات قيمة في تحديد المساحة التي يشغلها الفورفورالدهيد وتلعب دورًا حاسمًا في تخزينه ونقله واستخدامه في مختلف الصناعات.
الوزن الجزيئي للفورفورال
يبلغ الوزن الجزيئي للفورفورالدهيد، والذي يُسمى أيضًا الكتلة المولية، حوالي 96.08 جم/مول. تمثل هذه القيمة كتلة مول واحد من جزيئات الفورفورالدهيد وتسهل الحسابات المتكافئة وتحديد الكميات المتفاعلة.
هيكل فورفورال
يحتوي فورفورالدهيد على بنية دائرية تعرف بحلقة الفوران، وتتكون من أربع ذرات كربون وذرة أكسجين واحدة. يشكل الكربون الخامس مجموعة ألدهيد. ترتيب الذرات يعطي الفورفورالدهيد خصائصه العطرية والألدهيدية، مما يجعله ذا قيمة في التركيب الكيميائي.
ذوبان فورفورال
فورفورالدهيد قليل الذوبان في الماء. يذوب بشكل أفضل في المذيبات العضوية، مثل الإيثانول وثنائي إيثيل الأثير. يعد فهم قابليته للذوبان أمرًا ضروريًا لصياغة المحاليل المناسبة والتحكم في تركيزه في التطبيقات المختلفة، بما في ذلك كمذيب ووسيط كيميائي.
| مظهر | عديم اللون إلى السائل الأصفر |
| جاذبية معينة | 1,159 جم/مل |
| لون | عديم اللون إلى الأصفر |
| يشم | عطري، اللوز |
| الكتلة المولية | 96.08 جرام/مول |
| كثافة | 1,159 جم/مل |
| نقطة الانصهار | -36.5 درجة مئوية (-33.7 درجة فهرنهايت) |
| نقطة الغليان | 161-165 درجة مئوية (321-329 درجة فهرنهايت) |
| نقطة فلاش | 60 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت) |
| الذوبان في الماء | ضعيف الذوبان |
| الذوبان | قابل للذوبان في المذيبات العضوية مثل الإيثانول وثنائي إيثيل الأثير |
| ضغط البخار | 4.5 ملم زئبق عند 25 درجة مئوية |
| كثافة بخار | 3.29 (الهواء = 1) |
| pKa | 7.1 |
| الرقم الهيدروجيني | 4.5-5.5 |
السلامة ومخاطر الفورفورال
يشكل فورفورالدهيد بعض مخاطر السلامة التي تتطلب التعامل والاحتياطات المناسبة. وهو سائل قابل للاشتعال مع نقطة وميض تبلغ 60 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت)، مما يجعله عرضة للاشتعال. استنشاق الأبخرة قد يسبب تهيج الجهاز التنفسي والدوخة. الاتصال المباشر مع الجلد والعينين قد يسبب تهيج واحمرار. لضمان السلامة، استخدم التهوية الكافية ومعدات الحماية الشخصية عند التعامل مع الفورفورالدهيد. احفظه بعيدًا عن مصادر الحرارة أو اللهب المكشوف. في حالة الانسكاب، قم بالتنظيف على الفور باستخدام مواد ماصة مناسبة. يعد التدريب والوعي المناسبان ضروريين لتقليل المخاطر المرتبطة بالتعامل مع الفورفورالدهيد.
| رموز الخطر | قابلة للاشتعال |
| وصف الأمان | سائل قابل للاشتعال. تجنب الاتصال المباشر. استخدام في منطقة جيدة التهوية. الابتعاد عن الحرارة واللهب المكشوف. |
| أرقام تعريف الأمم المتحدة | الأمم المتحدة 1199 |
| رمز النظام المنسق | 29321100 |
| فئة الخطر | الفئة 3 – السوائل القابلة للاشتعال |
| مجموعة التعبئة | جنرال الكتريك الثاني |
| تسمم | قد يسبب تهيجًا ودوخة في حالة استنشاقه. مهيجة للبشرة والعينين. |
طرق تركيب الفورفورال
في تركيب فورفورالدهيد، توجد طرق مختلفة.
أحد هذه الأساليب الشائعة هو تحفيز الجفاف الناجم عن حمض البنتوز، مثل الزيلوز والأرابينوز، والذي يأتي من النفايات الزراعية مثل كوز الذرة أو تفل قصب السكر. في هذه العملية، تخضع سكريات البنتوز للجفاف في وجود محفز حمض قوي، عادة حمض الكبريتيك، عند درجات حرارة مرتفعة. يزيل الحمض الماء من جزيئات السكر، مما يؤدي إلى تكوين فورفورالدهيد.
هناك طريقة أخرى وهي أكسدة كحول الفورفوريل في مرحلة البخار، ويتم الحصول عليه عن طريق تقليل الفورفورالدهيد نفسه. تستخدم أكسدة الطور البخاري الهواء أو الأكسجين كعامل مؤكسد ومحفزات مثل أكاسيد المعادن لتحويل كحول الفورفوريل مرة أخرى إلى فورفورالدهيد.
علاوة على ذلك، فقد اجتذب إنتاج الفورفورالدهيد من الكتلة الحيوية الاهتمام، بما في ذلك استخدام مواد لجنوسليلوزية مختلفة، مثل كيزان الذرة، أو قشور الأرز، أو تفل قصب السكر. بعد ذلك، تخضع هذه المواد الخام لعمليات مختلفة مثل التحلل المائي واستخلاص المذيبات والجفاف، مما يؤدي إلى إنتاج الفورفورالدهيد.
تلعب كل طريقة من طرق التوليف هذه دورًا حاسمًا في تسخير إمكانات الفورفورالدهيد كمنصة كيميائية متجددة ومتعددة الاستخدامات، مما يمهد الطريق لمسارات الإنتاج المستدامة في الصناعة الكيميائية.
استخدامات الفورفورال
يجد Furfuraldehyde مجموعة واسعة من التطبيقات بسبب طبيعته المتنوعة وخصائصه الفريدة. فيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة:
- المذيب: يستخدم الفورفورالدهيد كمذيب في العمليات الكيميائية المختلفة، بما في ذلك استخلاص مواد التشحيم والراتنجات والشموع.
- المستحضرات الصيدلانية: يعمل كمقدمة في تركيب العديد من المركبات الصيدلانية، مما يساهم في تطوير الأدوية.
- الكيماويات الزراعية: وهي عنصر أساسي في إنتاج المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب ومبيدات الفطريات لحماية المحاصيل.
- مثبط التآكل: يعمل الفورفورالدهيد كمثبط لتآكل المعادن، مما يمنع تدهورها في البيئات الصناعية المختلفة.
- عامل النكهة: خصائصه العطرية تجعله مناسبًا لتعزيز نكهات المنتجات الغذائية والمشروبات.
- مادة مضافة للوقود: تعمل بمثابة مادة مضافة في وقود البنزين والديزل، وبالتالي تحسين كفاءة الاحتراق.
- إنتاج الراتنج: يلعب الفورفورالدهيد دورًا أساسيًا في صناعة راتنجات الفوران، والتي تستخدم في المواد اللاصقة والمجلدات والمسابك.
- صناعة المطاط: تستخدم صناعة المطاط الفورفورالدهيد لتحسين عملية الفلكنة وتحسين خصائص المطاط.
- مصدر متجدد: يوفر الفورفورالدهيد، المشتق من الكتلة الحيوية، بديلاً بيئيًا للمنتجات البتروكيماوية لتطبيقات محددة.
- البلاستيك: قام المصنعون بتطوير مواد بلاستيكية تعتمد على الفورفورالدهيد لمختلف المنتجات، بما في ذلك مواد التعبئة والتغليف.
تسلط هذه التطبيقات المتنوعة الضوء على أهمية الفورفورالدهيد كمركب قيم في العديد من الصناعات، مما يساهم في تطوير حلول مستدامة ومبتكرة.
أسئلة:
س: كيفية تحويل اللجنوسليلوز إلى فورفورال؟
ج: يمكن تحويل الليجنوسليلوز إلى فورفورالدهيد عن طريق تعريضه للجفاف المحفز بالحمض، حيث يتم تحويل سكريات البنتوز إلى فورفورالدهيد.
س: ما عدد تفاعلات الجفاف التي تحدث عند تحويل جزيء الألدوبنتوز إلى الفورفورال؟
ج: عند تحويل الألدوبنتوز إلى فورفورالدهيد، تحدث أربعة تفاعلات تجفيف.
س: ما هي كمية الجفاف التي يجب أن تحدث حتى يتشكل الفورفورال من الفورانوز؟
ج: من الضروري إجراء عمليتين تجفيف لتكوين الفورفورالدهيد من الفورانوز.
س: أين يوجد الفورفورال في الطبيعة؟
ج: يوجد الفورفورالدهيد بشكل طبيعي في بعض النباتات والمخلفات الزراعية ومصادر الكتلة الحيوية المختلفة.
س: ما هو الفورفورال؟
ج: الفورفورالدهيد مركب عضوي مشتق من مواد نباتية، وله طبيعة عطرية وألدهيدية.
س: هل الفورفورال فينول؟
ج: لا، الفورفورالدهيد ليس فينول. وهو مركب ألدهيد ذو بنية حلقة فوران.
س: هل الفورفورال تانين؟
ج: لا، الفورفورالدهيد ليس من مادة التانين. العفص هي فئة مختلفة من المركبات الموجودة في النباتات.